Forschungsergebnisse

Am besten lokalisiert man sich bewegende Objekte mit einer Taschenlampe, wenn man sie auf ihre Seite zielt, um das Objekt am Rande des Lichtstrahls und nicht im Zentrum zu erfassen. Eine neue Forschungsarbeit des Weizmann Instituts für Wissenschaft enthüllt, dass Fledermäuse, die mit dem Strahl der Schallwelle "sehen", senden ihre Strahlen seitlich aussenden, um das Objekt zu lokalisieren. Diese Forschungsarbeit, die kürzlich in Science veröffentlicht wurde, zeigt, dass dies die effizienteste Strategie zur Lokalisierung von Objekten ist.

Dr. Nachum Ulanovsky und Postdoktorand Dr. Yossi Yovel aus dem Fachbereich für Neurobiologie am Weizmann Institut wissen, dass das Fledermaus-Sonar (oder Echo-Ortung) denselben physikalischen Gesetzen unterliegt wie das Sonar eines U-Boots: Die Fledermäuse (genau wie Schiffe) geben einen Ton ab und hören auf sein Echo, wobei sie Art und Ort der Objekte um sie herum durch die Veränderungen in den zurückreflektierten Schallwellen bestimmen können. Aber es gibt dabei einen Konflikt zwischen der Erkennung und der Lokalisierung. Der Strahl ist im Zentrum am intensivsten und gibt die meisten Informationen zurück, was für die Erkennung gut ist, aber eine genaue Lokalisierung läßt sich besser in der Schräglage bestimmen, wo die Intensität abfällt, während das Schallsignal sich ausbreitet und es dadurch leichter wird, die Bewegung über die gesamte Schallwelle hinweg zu verfolgen.

Sind Fledermäuse dazu imstande die beste Echo-Ortungsstrategie auszuwählen? In Zusammenarbeit mit Prof. Cynthia Moss und Forschungsstudent Ben Falk von der University of Maryland trainierten Ulanovsky und Yovel Fledermäuse dazu, eine schwarze Kugel, die irgendwo in einem völlig dunklen Raum platziert ist, zu lokalisieren und auf ihr zu landen und dafür allein nur Echo-Ortung zu benutzen. Mehrere besondere Mikrofone an den Wänden dieses Raums verfolgten die Schallwellen der Fledermäuse, während zwei Infrarot-Videokameras ihre Flugmuster verfolgten.

Die ägyptischen Fruchtfledermäuse in Ulanovskys Labour produzierten ihre Signale in Doppelklicks. Die Forscher identifizierten ein Muster: Der erste Set der Doppelklicks wurden nach links und dann nach rechts ausgesandt und das nächste Set zuerst nach rechts und dann nach links. Während die Fledermäuse sich der Landung näherten, sandten sie ihre Schallstrahlen an die jeweils andere Seite der Kugel aus, genau dorthin, wo es gemäß der mathematischen Formel für Sonar-Ortung am effektivsten ist. Da sie die Kugel sehr leicht erkannte, konzentrierte sich die Fledermaus auf die Lokalisierung. Um eine Situation zu testen, in der sowohl Erkennung als auch Lokalisierung notwendig war, installierten die Wissenschaftler eine große Platte hinter der Kugel, die das Echo der ausgesandten Schallwellen zu den Ohren der Fledermaus zurückwarf. Nun mussten sie das Echo der Kugel inmitten der widersprüchlichen Signale erkennen. Wenn die Fledermäuse sich jetzt ihrem Ziel näherten, begannen sie damit, ihre Suche einzuengen und sandten ihre Schallwellen mehr oder weniger direkt auf die Kugel.

Viele Arten der Sinnesempfindung von der Echo-Ortung bei Delphinen bis hin zum Schnüffeln bei Hunden und den menschlichen Augenbewegungen basieren auf einer Art aktiven Abtastens. Ulanovsky und Yovel glauben, dass das, was für die Fledermäuse am besten funktioniert, auch für andere Tiere nützlich ist: "ein Abtasten des Abhangs" könnte für alle eine wichtige Rolle spielen.

Dr. Nachum Ulanovskys Forschungsarbeit wird von dem Nella and Leon Benoziyo Center for Neurological Diseases, dem Carl and Micaela Einhorn-Dominic Brain Research Institute, von der J&R Foundation und dem A.M.N. Fund for the Promotion of Science, Culture and Arts in Israel finanziert.

Das Weizmann Institut in Rehovot, Israel, gehört weltweit zu den führenden multidisziplinären Forschungseinrichtungen. Seine 2600 Wissenschaftler, Studenten, Techniker und anderen Mitarbeiter sind in einem breiten Spektrum naturwissenschaftlicher Forschung tätig. Zu den Forschungszielen des Instituts gehören neue Möglichkeiten im Kampf gegen Krankheit und Hunger, die Untersuchung wichtiger Fragestellungen in Mathematik und Informatik, die Erforschung der Physik der Materie und des Universums und die Entwicklung neuer Werkstoffe und neuer Strategien für den Umweltschutz.

Die Nachrichten des Weizmann-Instituts sind im World Wide Web unter http://www.wis-wander.weizmann.ac.il hinterlegt und ebenfalls unter http://www.eurekalert.org abrufbar